数字式电子罗盘毕业设计

毕业设计说明书数字式电子罗盘设计

学生姓名：孔垂礼学号： 1105044263 学院：计算机与控制工程

专业：电气工程及其自动化

指导教师：龙达峰

2015 年 06 月

数字式电子罗盘设计

摘要

数字式电子罗盘具有很多优点，例如：体积比较小、启动非常迅速、功率损耗较低、制造成本低廉等,当今社会测控技术对测向传感器提出了非常高的要求;为了提高数字

罗盘的测量精度,特意设计了一种基于HMC5883L三轴磁阻传感器[1]的数字电子罗盘;在分析相关类似产品的基础上,特别强调对电源、器件选型、信号调理电路、软件设计等方面进行了分析研究,设计出了数字罗盘并且研制了试验的样机;为验证设计效果,在双轴陀螺测试转台上进行了测试,试验结果初步验证了该设计方案的可行性;论文的研究

工作可以为研究和改良数字式磁罗盘的测量准确度提供可靠的资料.

关键词：地磁场，数字罗盘，HMC5883L三轴磁阻传感器，重力加速度计

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Abstract

Digital electronic compass, has small volume, quick start, low power consumption, and low cost, the modern measurement and control technology puts forward higher requirements on sensor of direction finding; In order to improve the precision of the digital compass, we design a HMC5883L triaxial magnetic resistance sensor based digital electronic compass; On the basis of the analysis of related products, focuses on the power supply, device selection, signal conditioning circuit and software design are analyzed in aspects of research, design the digital compass and test prototype was developed; To verify the design effect, on the two-axis gyro testing table was tested, experimental results verify the feasibility of the design scheme of; Thesis research work could be used to research and provide reference for improving the measuring accuracy of digital magnetic compass.

Key words : Earth's magnetic field, digital compass, HMC5883L three-axis magnetic resistance sensor, the gravity accelerometer

目录

摘要 (2)

Abstract (3)

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1.前言 (1)

2.总体方案 (3)

2.1传感器的方案论证与选择 (3)

2.2单片机方案的选择 (7)

2.3总体方案设计思想以及框图 (7)

3.硬件电路设计 (8)

3.1单片机最小系统 (9)

3.2 HMC5883L传感器模块 (9)

3.3 ADXL202模块 (13)

3.4 LCD1602液晶屏模块 (14)

4.软件设计 (17)

4.1 HMC5883L与单片机通信软件设计 (16)

4.2 LCD1602人机界面软件设计 (17)

4.3系统总统软件设计 (19)

5.系统调试 (21)

6.结论 (21)

7.总结与体会 (21)

致谢 (24)

参考文献 (25)

附录A:电子指南针整机电路图和实物图 (26)

附录B:1602液晶模块字符存储器 (28)

附录C:电子指南针程序部分源代码 (29)

1.前言

磁罗盘俗称指南针，它是一种简单的用来指示判别方位的东西,也是一种重要的导航仪器，指南针可应用在许多场合中。司南是古代的四大发明之一，即指南针的前身。它是由一根装在轴上而且可以自由旋转的磁化了的针构成的。在地磁场作用下磁针总能平行保持在磁子午线的切线方向上。磁针的南极指向地理的南极，通过这种现象及其性质就可以用它来辨别方向。常用于航海、大地测量、车载导航等方面。

随着科技的发展指南针原理不断的被世人所了解，先前笨重的“司南”也逐渐发展成为现在的轻巧便捷的指南针。但是，它最基本的原理构造是没有改变的，都还是比较粗糙精度不高的机械指南针，另外，指示的机械结构基本上也没有改变，之所以能自由的旋转都是利用某种支撑使得磁针能够受到地磁场的影响。机械有很多不可避免的先天因素不但影响指针式指南针的便捷便携性、灵敏度、精确度等而且还影响其使用寿命。现如今我们国家和外国在电力电子技术领域发展都非常迅猛，尤其是很多特需芯片和一些专用传感器都有了质的改变，磁传感器就是一大特例，它的发展使指南针的基本实现机理有了更高水平的发展，老式机械结构将逐步退化，目前对磁场的测量处理和指示方向都改用轻巧便捷的磁传感器和专用传感器，这就是当前应用较为广泛的电子式指南针。

电子指南针有固定的内部结构，没有活动部分，对于和其它电子系统接口连接非常简单，不但可代替旧的磁指南针。而且精确度非常高、稳定性特别好、应用也非常广泛。本设计采用各向异性磁阻(AMR)传感器芯片HMC5883L，它是由Honeywell公司生产的。霍尼韦尔HMC5883L是一种有数字接口的弱磁传感器芯片，表面非直插式的高度集成模块，HMC5883L分辨率极高，HMC118X系列磁阻传感器就是其中最先进的传感器，并附带霍尼韦尔专利的集成电路包括放大器、自动消磁驱动器、偏差校准、能使指南针精度控制在1°~2°的12位模数转换器，其I2C系列总线接口也很简单。HMC5883L采用的各向异性磁阻(AMR)技术比其他各向异性传感器技术更先进、更有市场，特别是在轴向高灵敏度和线性高精度比较突出。传感器之所以能够用来测量地球磁场的方向以及大小是因为它具有正交轴的低灵敏度的固相结构，其测量范围从-5高斯（gauss）到 +5 高斯（gauss），霍尼韦尔的磁传感器是一款在各方面性能都是最好的传感器，在低磁场传感器行业中享有盛誉，本文介绍了数字电子罗盘工作原理及电路硬件及软件的设计，同